芯東西（公眾號：aichip001）
作者 | ?高歌
編輯 | ?Panken
芯(xin)東西5月12日(ri)報道，2022年以來，新冠肺炎疫(yi)情對上(shang)海、深圳等地造成了(le)較大影響，居家辦(ban)公在各行各業(ye)中(zhong)變得十分普遍。上(shang)海作為芯(xin)片(pian)產業(ye)的(de)聚(ju)集(ji)地，很多芯(xin)片(pian)設計公司也因此(ci)轉向居家辦(ban)公。
那(nei)么芯片設計(ji)在家(jia)就能夠完成(cheng)嗎？
對芯片工程(cheng)師來說，他們(men)“畫(hua)”出芯片的(de)“筆”就(jiu)是EDA（電子設(she)計自動化）工具(ju)。云端的(de)EDA工具(ju)就(jiu)是芯片工程(cheng)師能夠居(ju)家辦公(gong)、用(yong)家用(yong)設(she)備設(she)計出芯片的(de)關鍵。
但同時，上云對芯片企業來說并不輕松。如(ru)何(he)兼容各類EDA工具、保障數據安(an)全和運行速(su)度穩定，并能(neng)讓工程(cheng)師快(kuai)速(su)上手，都是云平臺(tai)需要面對的挑戰。
如(ru)今，EDA云平臺(tai)產(chan)業遇到市場良機，而質疑(yi)仍存。為(wei)此，芯(xin)東西采(cai)訪(fang)到了為(wei)芯(xin)片設(she)(she)計公(gong)司提供EDA云平臺(tai)的速石科技創始人、CEO陳熹，講(jiang)一講(jiang)芯(xin)片設(she)(she)計到底如(ru)何能夠在家(jia)完成(cheng)。
一、2021年芯片設計創企新增592家，云端EDA成居家辦公關鍵
疫情(qing)之下，芯片創企(qi)(qi)正遭遇資金短缺、工作效(xiao)率降(jiang)低、流片時間(jian)不(bu)確(que)定(ding)等多種(zhong)困(kun)境(jing)。根據2021年(nian)中國(guo)半導體行業協(xie)會的統計(ji)，中國(guo)共有2810家芯片設計(ji)企(qi)(qi)業，較2020年(nian)多了592家，同比(bi)增(zeng)長26.7%。這(zhe)些芯片設計(ji)公司大多集中在上海、深圳和北京(jing)三地(di)，目前都面(mian)臨疫情(qing)影響。
從2017年至今，中國芯片設計企業數量從1380家增長到2810家，新增1430家。這意味著，全國一半以上芯片設計企業的創建時間不超過5年。2020和2021兩年，業界更是涌現出1030家新的芯片設計創企。
▲2010-2021年芯(xin)片(pian)(pian)設(she)計(ji)企業數量增長情況(kuang)（圖片(pian)(pian)來源(yuan)：2021年中(zhong)國(guo)集成電路設(she)計(ji)業年會魏少(shao)軍(jun)演講PPT）
對于芯片設計(ji)公司來說，EDA（電子設計(ji)自動化）工(gong)具是(shi)他們賴以生存的必需品。疫情下，居家辦公的芯片工(gong)程師要依靠云端的EDA平臺(tai)工(gong)作。如果(guo)芯片設計(ji)公司選擇自行搭建云平臺(tai)，就(jiu)意(yi)味著(zhu)加大IT部(bu)門的投入(ru)。
而當(dang)芯片設計團(tuan)隊進行仿真和(he)驗證(zheng)時，往(wang)往(wang)需(xu)要調用大規(gui)模的(de)(de)算(suan)(suan)力集(ji)群(qun)，其算(suan)(suan)力節點的(de)(de)數量從幾臺到幾千臺不等。在這樣大的(de)(de)算(suan)(suan)力環境下，整(zheng)個集(ji)群(qun)算(suan)(suan)力的(de)(de)管(guan)理和(he)調度(du)、算(suan)(suan)力集(ji)群(qun)和(he)存儲系統(tong)的(de)(de)交互，同(tong)樣需(xu)要一支專業的(de)(de)IT團(tuan)隊進行操作(zuo)。
但對大部(bu)分芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)創企(qi)來說，如果想要(yao)生(sheng)存(cun)發(fa)展，就(jiu)要(yao)盡早(zao)實現芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)流片(pian)(pian)(pian)，將產品(pin)交付客戶，芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)設(she)(she)計(ji)(ji)效率至關重(zhong)要(yao)。這(zhe)個過程(cheng)中(zhong)，芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)設(she)(she)計(ji)(ji)公司每一(yi)分錢都要(yao)花到刀刃上，往往缺乏額外的(de)精(jing)力和資源(yuan)搭建、運維自(zi)己的(de)云平臺(tai)。在(zai)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)設(she)(she)計(ji)(ji)團隊尚(shang)不完(wan)備的(de)情況下(xia)，專業IT團隊過于奢(she)侈。
當被迫居家辦(ban)公時，芯片(pian)設計公司正在面對(dui)種種挑戰。
作為(wei)資深(shen)從(cong)業者，一站式云平臺供應商(shang)速石科技的(de)創始人、CEO陳(chen)熹告訴(su)芯(xin)(xin)東西，家庭、個人設(she)備缺乏芯(xin)(xin)片設(she)計(ji)所需的(de)專(zhuan)業并行計(ji)算環境、EDA工具(ju)、硬件以及支撐服(fu)務(wu)體系。
芯片工程師在(zai)居家辦公時會(hui)遇到硬(ying)件/網絡帶寬不(bu)(bu)達標(biao)、家用(yong)環(huan)境(jing)無法保障安全(quan)、團隊協(xie)作不(bu)(bu)順等諸多困難。同時芯片創(chuang)企(qi)的業務規模會(hui)快速擴張，算力(li)資(zi)源需求存(cun)在(zai)不(bu)(bu)確定(ding)性。
因此，對初創公司來說，一種可(ke)擴展、避免大量資(zi)金投入、能夠快速(su)采用的云平臺或許是解決這些問(wen)題的關鍵。
二、EDA云平臺產業已至關鍵節點，國內市場規模達百億元
除了創企，非初創芯片(pian)設(she)計(ji)公司也(ye)對云平臺有(you)著(zhu)需求(qiu)。從算(suan)力(li)上來說，隨著(zhu)芯片(pian)設(she)計(ji)公司規模的(de)不斷(duan)擴(kuo)大、所研(yan)發芯片(pian)制程的(de)演進，其算(suan)力(li)需求(qiu)也(ye)會(hui)增(zeng)加。
如(ru)果擴充本地(di)計(ji)(ji)算集(ji)群，芯片設計(ji)(ji)公司(si)需(xu)(xu)要在硬件、場(chang)地(di)、人員、運(yun)維等方(fang)面進行(xing)大(da)量(liang)投入，且芯片設計(ji)(ji)的算力需(xu)(xu)求存(cun)在波動(dong)：任務(wu)(wu)數量(liang)低(di)谷時(shi)算力閑置，高(gao)峰時(shi)任務(wu)(wu)需(xu)(xu)排隊進行(xing)。
▲芯片(pian)設計公司算力需(xu)求與實際曲線(xian)
有(you)業(ye)內專家(jia)稱，投片(pian)(pian)前3個月，芯片(pian)(pian)設(she)(she)計公司(si)對算力的(de)需求(qiu)(qiu)是“無限(xian)”的(de)。對這種波動型(xing)的(de)需求(qiu)(qiu)，芯片(pian)(pian)設(she)(she)計公司(si)單(dan)純地(di)(di)擴大本地(di)(di)數(shu)據(ju)中心規模(mo)，并不(bu)能很好地(di)(di)解決問題。即使是大型(xing)芯片(pian)(pian)設(she)(she)計公司(si)，在計算需求(qiu)(qiu)不(bu)斷增大后(hou)，傳(chuan)統的(de)托管IDC計算模(mo)式(shi)仍可能出現(xian)問題，不(bu)能及(ji)時輸(shu)出成果，降低設(she)(she)計效率。
相比之下(xia)，云(yun)平(ping)臺可以更靈活地調用(yong)算(suan)(suan)力(li)，任務高峰時(shi)可調用(yong)海(hai)量云(yun)端(duan)算(suan)(suan)力(li)，低谷時(shi)則減少調用(yong)算(suan)(suan)力(li)，能夠顯著(zhu)提升芯(xin)片設計效率。
因此，自2010年、2011年起，Cadence、Synopsys等國際EDA巨(ju)頭開(kai)始(shi)提出了EDA上(shang)云的概念。之后，英(ying)特爾、英(ying)偉達等芯片巨(ju)頭開(kai)始(shi)探索EDA云工具的應用(yong)。2015年后，公(gong)有云架構逐漸穩固，數據安全體(ti)系逐漸成熟。
如今，EDA云平(ping)臺的(de)(de)工具(ju)和運(yun)行環境已(yi)(yi)逐漸整合在(zai)一起，且產(chan)品能夠規模化地復制(zhi)到(dao)不同的(de)(de)行業(ye)(ye)，并(bing)提供給客(ke)戶(hu)。可以說，EDA云平(ping)臺產(chan)業(ye)(ye)已(yi)(yi)經到(dao)了商(shang)業(ye)(ye)化發展的(de)(de)關(guan)鍵節點(dian)。
隨著技術發展(zhan)，EDA云市(shi)場正快速擴大(da)。其中(zhong)，大(da)量新增的中(zhong)國芯片企業撐起了一個價值百億的EDA云平臺市(shi)場。陳熹估計，截至2021年年底，中(zhong)國EDA云平臺的市(shi)場規模大(da)概達到一百億元，年復合增長率(lv)在20%以(yi)上。
快速發展的(de)EDA云市場中(zhong)，速石(shi)科技這樣的(de)企業正在逐漸成為(wei)重要力量。
盡管(guan)亞馬遜(xun)、阿里云(yun)、華(hua)為云(yun)等主流云(yun)廠商(shang)的解決方案較(jiao)為完善，但其產品和服(fu)務數量較(jiao)為龐(pang)大，對芯(xin)片設計行業(ye)沒有針(zhen)對性，界面也較(jiao)為復雜(za)，工(gong)程師學習存在一定門檻和成本(ben)。
而較(jiao)Cadence、Synopsys、西門子(zi)EDA等國際EDA巨頭(tou)的云平臺，速石(shi)科技采(cai)用(yong)EDA廠商中(zhong)(zhong)立、多云的環境和(he)架構，能夠為芯(xin)片設計公司提供兼容、完善的EDA工具鏈(lian)，以及“在任何時間點(dian)、任何應用(yong)場景中(zhong)(zhong)，最適(shi)合他們、最具性價(jia)比的云資源”。
▲速石(shi)科(ke)技(ji)解決(jue)方案架構
三、為客戶提供云端“超算”，將仿真效率提升42倍
盡(jin)管(guan)EDA云平(ping)臺市場不斷(duan)壯(zhuang)大，但(dan)在(zai)半導體這樣一(yi)個極(ji)度追求穩定性(xing)、數據安全(quan)的(de)產(chan)業，很多芯片(pian)設計公司對(dui)這樣一(yi)個新(xin)興產(chan)業抱有質疑。有芯片(pian)創企高管(guan)透露，芯片(pian)設計數據上云的(de)安全(quan)性(xing)和云端(duan)任務的(de)運算速度，是(shi)他(ta)對(dui)EDA云平(ping)臺最(zui)大的(de)擔心。
面對質(zhi)疑(yi)，陳熹回應稱，在數(shu)據(ju)存儲、運行和計算(suan)資(zi)源的(de)可(ke)靠性(xing)(xing)上，大規模云較本地數(shu)據(ju)中(zhong)心更加安全。在云的(de)基(ji)礎架構上，其(qi)可(ke)靠性(xing)(xing)能夠(gou)達(da)到六(liu)個九（99.9999%）甚至(zhi)十三個九（99.99999999999%）的(de)程度，這是本地數(shu)據(ju)中(zhong)心很難達(da)到的(de)。
同(tong)時(shi)，速石科技的一站式IC設計云(yun)平臺從設計之初就(jiu)進行(xing)了(le)通盤考慮，添(tian)加了(le)應用層面(mian)上、端到端的數據安(an)全和數據加密(mi)功(gong)能。這些功(gong)能使云(yun)供(gong)應商和速石科技無法觸(chu)碰到客(ke)戶(hu)的芯片設計數據和數據資(zi)產，從技術架構上保(bao)障了(le)客(ke)戶(hu)的信息安(an)全。
陳熹稱(cheng)，作為(wei)專業的云平(ping)臺廠商，速(su)石科(ke)技能夠從流(liu)程(cheng)、管(guan)理等方面給客(ke)戶一(yi)體式的數(shu)據安全保護。他(ta)強調(diao)：“客(ke)戶想到的問題我(wo)們(men)都已經(jing)想到，并且有(you)相(xiang)應(ying)的解決(jue)方案(an)(an)；客(ke)戶還(huan)沒想到的問題，我(wo)們(men)也有(you)相(xiang)應(ying)的流(liu)程(cheng)和(he)方案(an)(an)。”
▲速石科技基礎架構
在數據運(yun)行方(fang)面，如今的(de)云技術也(ye)可(ke)以(yi)滿足(zu)芯片設計所需的(de)算(suan)力和穩定(ding)性。
以速石科(ke)技為例，其采用了專(zhuan)業計算領域較為先(xian)進的(de)無服務器(qi)架構，有自己的(de)調度器(qi)和并行文(wen)件(jian)系統，相當于向芯片設計客戶(hu)提(ti)供一(yi)臺(tai)定制(zhi)化的(de)超級計算機。
2019年，速石科(ke)技(ji)就以(yi)1.1626 Petaflops的(de)成(cheng)績排名第482名，成(cheng)為全球第二、亞洲唯(wei)一一家以(yi)公有云算(suan)(suan)力躋身超(chao)級計算(suan)(suan)機(ji)TOP500的(de)公司(si)。更重要的(de)是，速石科(ke)技(ji)調度(du)這(zhe)一全球TOP500的(de)超(chao)算(suan)(suan)算(suan)(suan)力，只花(hua)費(fei)了(le)5530美元和4個小時(shi)，遠(yuan)低于其他上榜(bang)超(chao)算(suan)(suan)，展現了(le)云平(ping)臺的(de)優勢。
▲超算TOP500榜單中速石科技(ji)的系統參(can)數
在實際應用(yong)中(zhong)，速石科技也收獲了很(hen)多(duo)經典案例。
據陳熹分享，有小(xiao)型(xing)芯(xin)片設計公(gong)司(si)使(shi)用速石科技的全云架構方案，將在Synopsys?HSpice工具上(shang)的仿真(zhen)效率提升了42倍。原本需要30天(tian)的仿真(zhen)流程，僅(jin)用17小(xiao)時就順利完(wan)成(cheng)。
▲在(zai)云端(duan)僅(jin)用17小時就完成(cheng)HSpice仿真
2021年，速石科技成為了(le)三星(xing)Foundry國(guo)內首家SAFE（Samsung Advanced Foundry Ecosystem）云合作伙伴(ban)。
陳熹透(tou)露，如今在半導體領(ling)域，速石(shi)科技已(yi)服務于中穎電子、納芯(xin)微(wei)、士蘭微(wei)、華大(da)(da)北(bei)斗、復旦大(da)(da)學等國內的企(qi)業與(yu)高校。速石(shi)科技也希望(wang)為芯(xin)片設計公司提供最(zui)優秀的產品，成(cheng)為其成(cheng)長過程中最(zui)重(zhong)要(yao)的合作伙伴。
結語：芯片設計所需算力不斷升級，中立EDA云平臺或成脫困關鍵
上云是(shi)EDA行(xing)業一個長(chang)期(qi)的(de)(de)發(fa)展趨(qu)勢。隨著芯(xin)片制程的(de)(de)演進，芯(xin)片設(she)計(ji)的(de)(de)成本(ben)快速上升，邏輯仿真、驗證、版(ban)圖設(she)計(ji)所需(xu)算力規模不斷增加。本(ben)地(di)數(shu)據中心(xin)的(de)(de)建造運維(wei)投入、專業IT人員的(de)(de)招募、安全系統(tong)的(de)(de)構(gou)建都是(shi)芯(xin)片設(she)計(ji)公司(si)需(xu)要面對的(de)(de)挑戰。
全球疫情(qing)下，EDA云平臺的(de)價值(zhi)更是凸顯。作(zuo)為一個新興的(de)供應鏈(lian)環節，EDA云平臺正在高漲的(de)下游需求中(zhong)(zhong)成長，成為EDA產(chan)業中(zhong)(zhong)的(de)關鍵賽(sai)道之(zhi)一。
